?Contact Printing: Alginat-Kapselfolien als lebende, transplantierfähige Hormonpflaster

Conference: MikroSystemTechnik - KONGRESS 2011
10/10/2011 - 10/12/2011 at Darmstadt, Deutschland

Proceedings: MikroSystemTechnik

Pages: 4Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Gepp, Michael M.; Ehrhart, Friederike; Böse, Thomas; Zimmermann, Heiko (Fraunhofer IBMT, HAbt. Biophysik und Kryotechnologie, St. Ingbert, Deutschland)
Zimmermann, Heiko (Lehrstuhl für zelluläre Biotechnologie/Nanotechnologie, Universität des Saarlandes, Saarbrücken, Deutschland)

Abstract:
Die immunisolierte Transplantation von Langerhansschen Inseln wird in der Diabetes Therapie als hoch interessante zukünftige Alternative zur externen Gabe von Insulin betrachtet. Derzeit gibt es noch kein klinisch zugelassenes Verfahren zur Herstellung und Anwendung dieser Transplantate. Die Verkapselung mit UHV-Alginaten (ultra hoch viskos) gilt als besonders vielversprechend. Alginat ist mit entsprechender Reinheit biokompatibel, mit hohem Molekulargewicht besonders langzeitstabil und lässt gleichzeitig Nährstoffe, CO2 und kleine Peptidhormone wie Insulin und Glukagon passieren während es Immunzellen und Teile des Komplementsystems von den immobilisierten Zellen abhält. Um eine gleichmäßigen Einschluss der ca. 100 - 300 µm großen Langerhansschen Inseln und eine gute Versorgung des Transplantates zu gewährleisten werden üblicherweise Hydrogelkapseln im Bereich von einigen hundert µm hergestellt. Der Nachteil der kleinen Alginatkapseln zeigt sich erst in der Handhabung des Transplantates, bzw. der Transplantat-Kapselsuspension. Die Applikation am Versuchstier, bzw. am Patienten, ist relativ einfach, die Suspension kann durch eine Spritze in die dafür vorgesehene Körperhöhle (Peritoneum, Muskeltaschen) gegeben werden. Die schnelle und kontrollierte Entnahme bei etwaigen Komplikationen oder Transplantatversagen gestaltet sich dagegen schwierig. Mit einer Technik, die ursprünglich zur Doppelbeschichtung von Alginatkapseln entwickelt wurde, konnte am Fraunhofer IBMT eine neue Transplantatform, die Kapselfolie, untersucht werden. Diese Kapselfolien bauen auf der gut etablierten Alginatkapsel auf und bieten gleichzeitig Schutz des Transplantates vor dem Immunsystem, gute Nährstoffversorgung und sowie eine vereinfachte Handhabung. Dabei werden zunächst standardmäßig Alginatkapseln mit lebenden Zellen (Langerhansschen Inseln oder Modellsysteme) hergestellt. Diese Kapseln werden nach der Herstellung erneut in flüssige Alginatlösung gegeben und diese zähflüssige Kapselsuspension wird mittels eines modifizierten, schonenden myContact Printing Verfahrens in dünne aber mechanisch stabile Kapselfolien gepresst. Als Stempel werden in diesem Fall BaCl2 getränkte Agaroseblöcke verwendet, die Alginatpolymerisation in der Kapselfolie auslösen und ihre Struktur prägen. Erste Versuche zeigten nicht nur die grundsätzliche Machbarkeit des Verfahrens, sondern auch die Stabilität dieser Kapselfolien in vitro sowie eine hohe Vitalität von eingebetteten Zellen. Weitere in vitro Experimente mit Langerhansschen Inseln und Insulin sekretierenden Zelllinien (RIN-m) folgen. Die Parameter des myContact Printing Verfahrens werden ebenfalls noch optimiert. In vivo Experimente mit diabetischen Tieren sind in Planung um eventuelle Fibrosebildung an Kapselfolien frühzeitig zu detektieren.